-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Tierfutter, insbesondere ein Verfahren zur Kaltpressung von Tierfutter, welches durch eine besondere Führung der Prozesstemperatur gekennzeichnet ist.
-
Für die Herstellung von Tier- oder Mischfutter finden sich in der Industrie vergleichbare Abläufe und Prozesse. Die Basistechnologie ist grundsätzlich durch folgende Prozessschritte gekennzeichnet
-
a) Dosieren und Verwiegen
-
Die Tierfutterherstellung erfolgt in der Regel im Chargenbetrieb oder diskontinuierlichen Verfahren. Hier sind grundsätzlich zwei Varianten denkbar. Das Dosieren und Verwiegen der Ausgangs- oder Makrokomponenten erfolgt vor deren Zerkleinerung (Gemischtvermahlung) oder nach der Zerkleinerung (Getrenntvermahlung).
-
b) Vermahlen
-
Für das Erzielen einer optimalen Nährstoffaufnahme durch das Tier und einer möglichst homogenen Mischung, die die Verfügbarkeit der vorgegebenen Rohstoffe in jeder zur Verfütterung gelangenden Ration sicherstellen soll, ist ein optimierter Zerkleinerungsgrad für jede (Misch-)Futtersorte notwendig. Hierfür kommen z.B. Hammermühlen mit Siebeinrichtungen oder auch Walzenstühle (wie in der Mehlmüllerei üblich) zum Einsatz.
-
c) Mischen
-
Entsprechend den vorgegebenen Rezepturen gelangen die vermahlenen Makro- oder Hauptkomponenten und die Mikro- oder Nebenkomponenten in einen sog. Hauptmischer zur Erzielung der gewünschten Homogenität der Mischung. Der Mischer wird entleert und das Mischgut zu einer gegebenenfalls weiteren Anreicherung mit trockenen sowie flüssigen Komponenten (wie z.B. Mais, Fleischmehl, Soyaschrot, Melasse, Fett, Cholin u.a.) einem nachgeschalteten Durchlaufmischer zugeführt. Bei dem in dieser Prozessstufe anfallenden mehlig-schrotförmigen Mischgut handelt es sich bereits um Mischfutter, das wahlweise als Endprodukt abgefüllt oder einer weiteren Behandlungsstufe übergeben werden kann.
-
d) Konditionieren – Pressen – Extrudieren/Expandieren – Kühlen
-
Von den Mischfutterkunden werden rund 80 Prozent des Mischfutters in gepresster Form (Pellets) nachgefragt. Dies ist vielen vorteilhaften Zusatzeigenschaften von Pellets zuzuschreiben:
- – bessere Fütterungsaufnahme und Verdaulichkeit
- – geringere Verderbgefahr
- – keine Entmischung einzelner Bestandteile des Mischfutters
- – bessere Rieselfähigkeit bei weitgehender Staubfreiheit
- – Verlustsenkung
- – höheres Schüttgewicht
- – und damit weniger Lager- und Transportvolumen usw.
-
Das aus dem Mischer ausgetragene Mischfutter gelangt über Pressenvorratszellen, und eine Dosierschnecke in die Pelletpresse, in denen das Mischgut je nach Bauart der Presse durch Ring- oder Scheibenmatrizen gedrückt und nach Passieren der Matrize auf Länge abgeschnitten wird. Der Pelletdurchmesser ist in der Matrize fest fixiert (Matrizenwechsel bei Änderung des Pelletdurchmessers). In einem anschließenden Band- oder Gegenstromschachtkühler werden die Pellets auf die Umgebungstemperatur abgekühlt, wobei sich der Feuchtigkeitsgehalt gleichzeitig auf 8 bis 13 Prozent stabilisiert und den Pellets die gewünschte Festigkeit und Härte verleiht.
-
Als eine Sonderform der Mischfuttertechnologie können in die Prozessstufe oder auch eigenständig ein Expandieren oder Extrudieren integriert werden. Mit dieser Technik, die als Behandlungsparameter Feuchte, Temperatur, Druck und elektromechanischen Energieeintrag benutzt, lassen sich die nutritive, hygienische und physikalische Eigenschaft des Mischfutters weiter in gewünschter Weise beeinflussen. (vgl. hierzu: Deutscher Verband Tiernahrung e.V., Technologie der Mischfutterherstellung, www.dvtiernahrung.de/217.html)
-
Tierfutter enthält jedoch viele ernährungsphysiologisch wichtige Substanzen, die diesem z.T. als Mikro- oder Nebenkomponenten zusätzlich beigefügt werden, um die Futtermittelqualität unter ernährungsphysiologischen Gesichtspunkten zu optimieren.
-
Eine Vielzahl der Hauptfutteringredienzien und insbesondere die gesamten zugesetzten Substanzen sind jedoch sehr thermolabil. Diese Bestandteile des Tierfutters können sich bei entsprechenden Prozesstemperaturen, hervorgerufen durch z.B. Reibungshitze bei den Operationen Mahlen, Mischen und Pressen, verflüchtigen oder denaturieren, sodass ihr ernährungsphysiologischer Effekt ganz oder doch zum größten Teil verloren geht. Dabei handelt es sich beispielsweise um ätherische Öle mit niedrigem Verdampfungspunkt, Blutplasma, sekundäre Pflanzenstoffe aus z.B. Kräutern wie Antioxidantien, Lutein u.a., Muschelfleischextraktstoffe (Proteine und Öle), alle Futtermittel, also auch die für Hunde, Katzen, und Pferde zugesetzt werden, Probiotika, hitzeempfindliche Vitalstoffe wie z.B. Vitamin C oder auch B-Vitamine und eine Vielzahl von Eiweissen oder auch Eiweiss-Zucker-Verbindungen wie z.B. Glycosaminoglykane.
-
Die genannten Probleme der Schädigung wertvoller Futterinhalts- oder Zusatzstoffe durch lokal auftretende zu hohe Temperaturen bei der Futterherstellung sind im Stand der Technik nicht unbekannt und es wir darauf hingewiesen, dass es z.B. bei Temperaturen von größer 60°C zur Denaturierung hitzeempfindlicher Proteine kommen kann. Daher wird insbesondere die Kaltpressung von Futtermitteln, insbesondere für Hunde, Katzen und Pferde bei Temperaturen empfohlen, die den Bereich von 40–60°C nicht übersteigen sollten.
-
Eine Heißextrusion des Mischfutters, ist aufgrund der damit verbundenen höheren Temperaturbelastung der Futterstoffe ebenfalls zu vermeiden.
-
Die im Stand der Technik vorherrschende Meinung, dass die oben beschriebene Methode der Kaltpressung zur Pelletierung von Tierfutter das Problem der Verflüchtigung oder Denaturierung von wichtigen Futterinhaltsstoffen weitgehend löst, ist allerdings nicht zutreffend. Dies rührt insbesondere daher, dass die Qualität der im Handel befindlichen Tierfuttermittel im Wesentlichen lediglich durch Vitamin- und Mineraliennachweis sowie durch die konventionelle Weender Futtermittelanalyse bestimmt wird.
-
Die Weender Futtermittelanalyse (auch Konventionsanalyse genannt) ist das Standardverfahren zur Ermittlung der Inhaltsstoff-Quantitäten von Futtermitteln. Es wird nach Rohasche, Rohfaser, Rohprotein, Rohfett und stickstofffreien Extraktstoffen (NfE wie z.B. lösliche Zucker, Stärke, Pektine) unterschieden. Die Ergebnisse sind meist auf die Trockenmasse, selten auf die Frischmasse bezogen.
-
Zur Bestimmung der Trockenmasse wird ein Teil der Probe bis zur Gewichtskonstanz bei ca. 103–105°C getrocknet, wobei alle oben genannten leicht flüchtigen Substanzen entweichen und ein Großteil der thermolabilen Inhaltsstoffe zerstört oder denaturiert wird. Weiterhin wird das Rohprotein als Summe aller Verbindungen bestimmt, welche Stickstoff enthalten. Dazu wird der Stickstoffgehalt der Probe (z.B. durch Kjeldahlsche Stickstoffbestimmung) bestimmt. Die Bestimmung des Stickstoffgehalts allein gibt allerdings keinerlei Aussage über den chemisch/physikalischen Zustand dieser stickstoffhaltigen Verbindungen, da z.B. die Stickstoffgehalte eines biologisch aktiven Proteins und der eines inaktiven, denaturierten Proteins identisch sind. Die Inhaltsstoff-Qualitäten von Futtermitteln werden somit im derzeitigen Stand der Analyse-Technik kaum/nicht berücksichtigt.
-
Die oben genannten Befunde werden durch eigene Untersuchungen bestätigt. Es wurden sogenannte Standard-Kaltpressungen von Tierfutterchargen nach dem Stand der Technik bei einer Temperatur an der Pelletoberfläche von ca. 55°C vorgenommen. Der Futtermischung war Blutplasma (eine Mischung aus Schweine- und Rinderblutplasma) als thermolabiles Sonden-Protein-Molekülgemisch zugesetzt. Mit bekannten biochemischen Analysemethoden (SDS-PAGE) konnte nachgewiesen werden, dass innerhalb der Press-Pellets dessen komplette Zerstörung stattgefunden hatte, obwohl Infrarot-Oberflächenmessungen am Pressgut die Einhaltung der genannten Maximaltemperatur bestätigten. Weitere analoge Messungen und Analysen bestätigten, dass auch im Plasma enthaltene Immunoglobuline (IgG) durch das Verfahren der Standard-Kaltpressung nach dem Stand der Technik zu einem Großteil ihre biologische Aktivität einbüßen.
-
Es bestand somit die Aufgabe, ein verbessertes Verfahren zur Futtermittelherstellung bereitzustellen, welches die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile weitgehend vermeidet und bei dem insbesondere die in den Ausgangsstoffen für die Futtermittelherstellung enthaltenen oder nachträglich zugesetzten thermolabilen Substanzen (hier auch zusammen Vitalstoffe genannt) nicht oder nur sehr gering geschädigt werden. Dabei schließt der Begriff „Schädigung“ sowohl die Verflüchtigung als auch die chemische Zersetzung oder Denaturierung dieser Substanzen mit ein.
-
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass das Futtermittel bzw. die Futtermittelmischung oder seine jeweiligen Bestandteile während des gesamten Herstellungsprozesses oder der Prozessschritte b)–d), insbesondere während des Pressvorgangs zu Pellets, einer Temperatur von maximal 30°C, insbesondere von maximal 10°C, ausgesetzt werden. Der bevorzugte Temperaturbereich liegt bei –5°C bis +30°C, insbesondere bei –5°C bis +10°C, und besonders bevorzugt bei 0°C bis +10°C.
-
Der angegebene Temperaturbereich kann insbesondere in Abhängigkeit von der Art des Futtermittels, seiner Zusammensetzung und/oder seiner Verarbeitbarkeit (Prozessverhalten in Abhängigkeit von der gewählten Verarbeitungstemperatur) noch variiert werden und somit auch außerhalb der oben genannten bevorzugten Temperaturbereiche liegen. Aufgabe der Erfindung ist in erster Linie der Erhalt der (biologischen) Aktivität insbesondere der Vitalstoffe im fertigen (Trocken-)Futter. So kann z.B. durch eine oben genannte biochemische Analyse des Fertigprodukts festgestellt werden, ob dieses Ziel erreicht wurde, d.h. ob die richtige Prozesstemperatur gewählt wurde, oder ob eine entsprechende Anpassung notwendig ist. Die Durchführung solcher Analysen ist dem Fachmann bekannt und kann auch als Serviceleistung bei Drittunternehmen beauftragt werden.
-
Diese maximale Prozesstemperatur ist grundsätzlich auf alle gängigen Futtermittelmischungen und -zusammensetzungen anwendbar, unabhängig davon, ob die Futtermittelbestandteile pflanzlichen oder tierischen Ursprungs sind oder es sich um entsprechende Mischungen handelt. Insbesondere ist das erfindungsgemäße Verfahren auch für die Herstellung von sogenannten Zusatzfuttermitteln wie z.B. Ergänzungsfuttermittel vorteilhaft einsetzbar, da diese besonders viele thermolabile Substanzen (z.B. Vitalstoffe) enthalten. Eine Anpassung der Prozesstemperatur an bestimmte Futtermitteltypen kann auch in Abhängigkeit von den verwendeten Maschinen und dem jeweiligen Verfahrensschritt notwendig sein und lässt sich durch Routinetests einfach ermitteln.
-
Das Einhalten der erfindungsgemäßen Maximaltemperatur ist, wie die eingangs beschriebenen Untersuchungen gezeigt haben, insbesondere für den Verfahrensschritt des Pressens (der Futtermittelzusammensetzung zu z.B. Pellets) von Bedeutung. Bei den Prozessschritten Mahlen oder Mischen kann in der Regel eine zu hohe Temperaturbelastung der Futtermittelmischung sehr viel leichter vermieden werden und tritt dort auch in weit geringerem Maße auf. Damit bezieht sich die vorliegende Erfindung insbesondere auf die Herstellung von Trockenfutter oder Trockenfuttermitteln für Tiere, da hier der besonders temperaturkritische Verfahrensschritt des Pressens oder Pelletierens regelmäßig vorgenommen wird.
-
Von der Erfindung wird jedes Verfahren umfasst, welches einen oder auch mehrere oder alle der unter a)–d) oder b)–d) aufgeführten Prozessschritte/ -stufen umfasst.
-
Damit das herzustellende und thermolabile Substanzen enthaltende Futtermittel während des Herstellungsprozesses oder während einzelner Schritte nur der angegebenen Maximaltemperatur ausgesetzt ist, ist es nach der Erfindung vorgesehen, dass das Futtergut nur mit entsprechend gekühlten Anlagenteilen in Berührung kommt.
-
Hierfür bieten sich grundsätzlich 3 Arten einer Kühlung an. Zum einen wird der Mantel oder die äußere Hülle der entsprechenden Maschine gekühlt oder es werden die inneren Anlagenteile, die direkt mit dem Futtergut in Kontakt kommen, gekühlt oder es erfolgt eine Kombination aus beiden Kühlvarianten, welche in Bezug auf die Kühlleistung besonders wirksam ist.
-
Neben den dem Fachmann bekannten Maßnahmen der Außen- oder Mantelkühlung der Maschinen, die, falls ausreichend, erfindungsgemäß bevorzugt ist, sollen im Folgenden Möglichkeiten der Innenkühlung (Kühlung der mit dem Futtergut in Kontakt stehenden Maschinenteilen) näher beschrieben werden.
-
Prozessschritt a) Mahlen
-
Im Inneren einer (Hammer)Mühle (Gehäuse) wird eine Kühlschlage angebracht. Die Kühlschlange oder der Kühlkanal gehören zu einem Kühlsystem, das nach Art eines Wärmetauschers mit dem in der Kühlschlange enthaltenen Kühlmittel Wärme abtransportiert und Kälte zuführt. Außerdem kann auch die Antriebswelle, welche sich innerhalb der Mühle befindet und auch produktionsbedingt Hitze entwickelt, mit einem Kühlmantel versehen werden.
-
Prozessschritt b) Mischen
-
Hier können bezüglich Mischer und Mixer im Gehäuse und bzgl. der jeweiligen Antriebswellen die für den oben genannten Prozessschritt beispielhaft genannten Kühlmaßnahmen analog realisiert werden; z.B. auch in Form einer Förderschnecke mit Innenkühlung.
-
Prozessschritt c) Pressen/Pelletieren
-
Kühlschlange im Gehäuse der Presse wie bei a) und b) beschrieben. Die Koller, welche sich im Presseninnenraum befinden und benutzt werden, um das Futtergut durch eine Matrize zu drücken, sind mit einem Kühlkanal (vgl. a)) versehen. Dadurch wird der genannte Koller gekühlt. Ebenso möglich ist die kinematische Umkehr, bei der die Matrize feststehend ausgebildet ist und der Koller umläuft. In diesem Fall sind die Kühlkanäle vorzugsweise in der Matrize der Pelletieranlage angeordnet. Auf die Verwendung eines der Presse nachgeschalteten Kühlers kann somit kostengünstig verzichtet werden.
-
Die Kühlfunktion kann alternativ oder zusätzlich zu flüssigen Kühlmitteln auch mit gekühlter Luft oder flüssigem Stickstoff erfolgen, die in das Kühlsystem eingepresst und über ein Filtersystem wieder abgeführt werden können.
-
Die beschriebenen Maschinen mit Außen- und/oder Innenkühlung sind dem Fachmann aus der pharmazeutischen und Lebensmitteltechnologie grundsätzlich bekannt und Varianten davon z.B. in der
DE 42 02 231 C1 beschrieben. Erfindungsgemäß wird bevorzugt kontinuierlich die Temperatur (Temperatur des die Maschine verlassenden Produkts) am Ausgang der entsprechenden Maschine gemessen. Sollte die zulässige Maximaltemperatur erreicht oder überschritten werden, wird die Temperatur der an und/oder in der Maschine eingesetzten Kühlflüssigkeit entsprechend heruntergeregelt. Das Auffinden der geeigneten Kühlmitteltemperatur für ein bestimmtes Produkt ist, wie beschrieben, ein Routinevorgang, der pro Produkt grundsätzllich auch nur einmal durchgeführt werden muss.
-
So wird z.B. auch die Temperatur der am Pressenausgang ausgegebenen Pellets gemessen. Dies erfolgt bevorzugt durch Messung der Oberflächentemperatur der Pellets z.B. mittels Infrarot-Temperaturmessung. Wie bereits beschrieben, ist die Messung der Oberflächentemperatur nicht unbedingt aussagekräftig für die in der Regel tiefere Temperatur im Inneren der Pellets. Die Abhängigkeit/Wechselwirkung von Oberflächentemperatur und Temperatur im Pellet kann wiederum durch einfache Routineversuche pro Futtermitteltyp einmal bestimmt und die maximale Oberflächentemperatur festgelegt werden.
-
Durch die Einhaltung der genannten maximalen Prozesstemperaturen, denen das Futtergut während des Herstellungsprozesses ausgesetzt ist und die beispielsweise durch die beschriebenen Kühlmaßnahmen realisiert werden können, wird sichergestellt, dass das fertige Futtermittel die in den Ausgangskomponenten noch enthaltenen oder zugesetzten thermolabilen Vitalstoffe, die für die Tierernährung essentiell sind, noch in unveränderter oder nahezu unveränderter Form und Menge enthält.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-